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대용량 MTP IP 설계
Design of a Large-density MTP IP 원문보기

전기전자학회논문지 = Journal of IKEEE, v.24 no.1, 2020년, pp.161 - 169  

김영희 (Dept. of Electronic Engineering, Changwon National University) ,  하윤규 (Dept. of Electronic Engineering, Changwon National University) ,  김홍주 (Dept. of Electronic Engineering, Changwon National University) ,  김수진 (Magnachip Semiconductor) ,  김승국 (Magnachip Semiconductor) ,  정인철 (Magnachip Semiconductor) ,  하판봉 (Dept. of Electronic Engineering, Changwon National University) ,  박승엽 (Dept. of Electronic Engineering, Changwon National University)

초록
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무선충전기, USB 타입-C 등의 응용에 사용되는 MCU 칩은 제조 원가를 줄이기 위해 3~5개의 추가 공정 마스크가 필요한 DP-EEPROM(Double Poly EEPROM)보다는 추가 마스크가 한 장 이내이면서 메모리 셀 사이즈가 작은 MTP(Multi-Time Programmable) 메모리가 요구된다. 그리고 E/P(Erase/Program) cycling에 따른 MTP 메모리 셀의 endurance 특성과 데이터 retention 특성을 좋게 하기 위해서 VTP(Program Threshold Voltage)와 VTE(Erase Threshold Voltage)의 산포는 좁은 것이 필요하다. 그래서 본 논문에서는 short pulse의 erase와 program pulse를 여러 번 수행하면서 목표 전류와 비교한 뒤 전류스펙을 만족하면 더 이상 program이나 erase 동작을 수행하지 않게 하므로 program VT 산포나 erase VT 산포를 줄이는 알고리즘과 current-type BL S/A(Bit-Line Sense Amplifier) 회로, WM(Write Mask) 회로, BLD(BL Driver) 회로를 제안하였다. 매그나칩반도체 0.13㎛ 공정으로 제작된 256Kb MTP 메모리 웨이퍼에서 동작 모드에 맞게 정상적으로 동작하는 것을 확인할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to reduce the manufacturing cost of MCU chips used in applications such as wireless chargers and USB-C, compared to DP-EEPROM (Double Poly EEPROM), which requires 3 to 5 additional process masks, it is even more necessary MTP(Multi-Time Programmable), which is less than one additional mask ...

주제어

#MTP   #IP   #Hot Carrier Injection   #BTBT   #BCD Process  

표/그림 (13)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그래서 본 논문에서는 short pulse의 erase와 program pulse를 여러 번 수행하면서 목표 전류와 비교한 뒤 전류 스펙을 만족하면 더 이상 program 이나 erase 동작을 수행하지 않게 하므로 program VT 산포나 erase VT 산포를 줄이는 알고리즘과 회로를 새롭게 제안하였다. 매그나칩반도체 0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
MCU(Micro-Controller Unit) 칩의 요구사항은? 1Mb 이하의 비휘발성 메모리로는 EEPROM 메모리 IP가 사용되고, 512Kb 이상의 대용량 비휘발성 메모리는 Flash 메모리 IP가 주로 사용된다[6][7]. 한편 무선충전기 (wireless charger), USB 타입-C 등의 응용에 사용되는 MCU(Micro-Controller Unit) 칩은 3～5개의 추가 공정 마스크가 필요한 EEPROM보다는 추가 마스크가 한 장 이내이면서 메모리 셀 사이즈가 작은 MTP(Multi-Time Programmable) 메모리가 요구된다[8-11].
내장형 비휘발성 메모리(embedded nonvolatile memory)의 사용 분야는? 내장형 비휘발성 메모리(embedded nonvolatile memory)는 마이크로 콘트롤러(micro-controller), 스마트 카드(smart card) 등에서 폭넓게 사용되고 있으며[1-5], 주로 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)이나 Flash 메모리 기술을 사용하고 있다[2]. 1Mb 이하의 비휘발성 메모리로는 EEPROM 메모리 IP가 사용되고, 512Kb 이상의 대용량 비휘발성 메모리는 Flash 메모리 IP가 주로 사용된다[6][7].
MTP 메모리의 주요특징은? 13㎛ 공정 기반으로 설계된 256Kb MTP 메모리의 주요 특징을 보여주고 있다. 동작 모드는 read 모드, page buffer load 모드, program 모드와 erase 모드가 있으며, programverify-read 모드와 erase-verify-read 모드를 지원한다.
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참고문헌 (14)

  1. Y. Xu et al., "Design Techniques for a 30-ns Access Time 1.5-V 200-KB Embedded EEPROM Memory," IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs, Vol.63, No.11, pp.1064-1068, 2016. DOI: 10.1109/TCSII.2016.2548238 

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  2. R. Strenz, "Embedded Flash Technologies and their Applications: Status & Outlook," Proceedings of IEEE IEDM, pp.9.4.1-9.4.4, 2011. DOI: 10.1109/IEDM.2011.6131521 

  3. B. Wang et al., "Opportunities and Challenges in Multi-times-programmable Floating-Gate Logic Non-Volatile Memories," pp.22-25, 2008. DOI: 10.1109/NVSMW.2008.12 

  4. F. Xu et al., "Key Design Techniques of A 40ns 16K Bits Embedded EEPROM Memory," 2004 International Conference on Communications, Circuits and Systems, Vol.2, pp.1516-1520, 2004. DOI: 10.1109/ICCCAS.2004.1346462 

  5. A. Conte et al., "A High-Performance Very Low-Voltage Current Sense Amplifier for Nonvolatile Memory," IEEE J. Solid-State Circuits, Vol.40, No.2, pp.507-514, 2005. DOI: 10.1109/JSSC.2004.840985 

    상세보기 crossref

  6. G. S. Cho et al., "Design of a Small-Area, Low-Power, and High-Speed 128-KBit EEPROM IP for Touch-Screen Controllers," Journal of the Korean Institute of Maritime Information and Communication Sciences, Vol.13, No.12, pp.2633-2640, 2009. 

  7. Y. H. Kim et al., "Design of a Fast 256Kb EEPROM for MCU," JKIICE, Vol.19, No.3, pp. 567-574, 2015. DOI: 10.6109/jkiice.2015.19.3.567 

  8. Heon Park et al., "Design of a Cell Verification Module for Large-Density EEPROMs," JKIIECT, Vol.10, No.2, pp.176-183, 2017. DOI: 10.17661/jkiiect.2017.10.2.176 

  9. Y. H. Kim et al., "Design of 40ns 512Kb EEPROM IP," Proceedings of the 4th ICIECT 2018, pp.245-246, 2018. DOI: 10.17661/jkiiect.2017.10.5.455 

  10. Y. H. Kim et al., "Design of MTP memory IP using vertical PIP capacitor," JKIIECT, 2020. 

  11. Y. K. Kim et al., "Design of Multi-time Programmable Memory for PMICs," ETRI journal, Vol.37, No.6, pp.1188-1198, 2015. DOI: 10.4218/etrij.15.0114.1428 

    원문보기 상세보기 crossref

  12. H. Park et al., "Design of 512bit MTP IP for PMICs," Proceedings of AWAD conference, 2017. 

  13. Y. H. Kim, "Non-Volatile Memory Design," GSINTERVISION, 2016. 

  14. Y. H. Kim et al., "A Study on Memory Circuit Architecture," ETRI Research Report, 2017. 

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